دانشمندان با استفاده از صدا، سلول‌های بنیادی را به استخوان تبدیل کردند

سلول‌های بنیادی این قدرت فوق‌العاده را دارند که به هر نوع سلول دیگری تبدیل شوند. این همان توانایی بسیار کارآمدی است که برخی از حیوانات از آن برای رشد مجدد اندام‌های خود استفاده می‌کنند. از دیدگاه علم پزشکی، سلول‌های بنیادی این پتانسیل را دارند که برای ترمیم بخش‌هایی از بدن انسان به کار بروند که در اثر جراحت یا بیماری آسیب دید‌ه‌اند.

انجام این ترمیم‌ها مستلزم توانایی بشر در دستکاری سلول‌های بنیادی به شکل‌های مورد نیاز است. یک مطالعه‌ی جدید روشی نوآورانه را برای انجام این کار پپشنهاد داده است. این روش بر استفاده از امواج صوتی با فرکانس بالا برای تبدیل سلول‌های بنیادی به سلول‌های استخوانی استوار است. تحریک سلول‌ها به‌میزان ۱۰ دقیقه در روز انجام می‌شود و بعد از ۵ روز، فرایند به اتمام می‌رسد و سلول‌های استخوانی مورد نظر ساخته می‌شوند.

علاوه‌براین، محققان امیدوار هستند تا روش جدید که مزایای متعددی نیز نسبت به فرآیندهای مورد استفاده‌ی امروزی دارد، بتواند برای رشد مجدد استخوان‌هایی راه‌گشا باشد که به‌دلیل سرطان یا سایر انواع بیماری‌های دژنراتیو از بین رفته‌اند. امی گلمی، معاون پژوهشی مؤسسه فناوری سلطنتی ملبورن (RMIT) در استرالیا می‌گوید:

امواج صوتی، مدت زمان لازم برای تبدیل سلول‌های بنیادی به سلول‌های استخوانی را به‌میزان چند روز کاهش می‌دهند. این روش به هیچ داروی خاصی برای وادار کردن استخوان‌ها به رشد نیاز ندارد و استفاده از آن برای سلول‌های بنیادی بسیار آسان است.

رویکرد جدید بر سال‌ها کار در زمینه‌ی اصلاح مواد با استفاده از امواج صوتی در فرکانس‌های بالاتر از ۱۰ مگاهرتز استوار شده است. محدوده‌ی فرکانسی یادشده در قیاس با فرکانس‌هایی که پیش از این گروه‌های دیگری از پژوهشگران در این نوع آزمایش‌ها داشته‌اند، بسیار بالاتر است. در آزمایش جدید، از یک ریزتراشه برای تبدیل سلول‌های بنیادی استفاده شد. ریزتراشه در روغن سیلیکون قرار گرفت و سپس در یک صفحه‌ی کشت گذاشته شد.

البته سایر فرایندهای آزمایشی انجام‌شده در این زمینه تا حدی موفقیت‌آمیز بوده‌اند؛ اما هم راه‌اندازی‌شان پیچیده و هم مدیریتشان هزینه‌بر است. در کنار این‌ها، گسترش دادن آن‌ها به مقیاس تولید کلان دشوار است. روش‌های قبلی همچنین به سلول‌های بنیادی برگرفته‌شده از مغز استخوان بیمار نیاز دارند و احتمالاً با خواندن عبارت مغز استخوان به‌درستی حدس زده باشید که در کنار تمام چالش‌های یادشده، روش‌های پیشین عموماً روش‌هایی دردناک هم بوده‌اند.

طرحواره‌ای از شالوده کلی آزمایش: میکروچیپ واقع در سمت چپ، محفظه‌ی پرورش سلول‌های بنیادی در سمت راست و منبع امواج صوتی واقع در میان آن دو که با رنگ سبز مشخص شده است.

رهیافت جدید به‌منزله‌ی پیشرفتی قابل ملاحظه در همه‌ی زمینه‌ها است. محققان نشان داده‌اند که روش ابداعی‌شان با انواع مختلفی از سلول‌های بنیادی، از جمله سلول‌های بنیادی مشتق‌شده از چربی هم کار می‌کند؛ سلول‌هایی که برخلاف سلول‌های مغز استخوان، بیرون کشیدنشان از بدن بیماران دردناک نیست. لزلی یئو، مهندس شیمی از RMIT می‌گوید:

ما می‌توانیم از امواج صوتی برای اعمال فشار مناسب در مکان‌های مناسب به سلول‌های بنیادی به‌منظور آغاز فرایند تغییر استفاده کنیم. دستگاه ما ارزان و استفاده از آن‌ها آسان است؛ بنابراین می‌تواند به‌راحتی برای درمان تعداد زیادی از سلول‌ها به‌طور هم‌زمان ارتقا یابد؛ [موضوعی که] برای مهندسی بافت کارآمد حیاتی است.

ارتقاء به سلول‌های بیشتر، مرحله‌ی بعدی در مسیر فرایند است. از نظر تئوری، رهیافت اخیر باید بتواند فراتر از یک تست آزمایشگاهی کوچک هم کار کند؛ هرچند که دانشمندان باید از این موضوع اطمینان کافی کسب کنند. از طرفی، زمینه‌هایی برای کوچک‌سازی بیشتر این فناوری (از نظر فضای مورد نیاز) وجود دارد.

بر‌ پایه‌ی اظهارات تیم پژوهشی، اگر بتوان این فرایند خاص را به تولید در مقیاس پرتعدادتر ارتقاء داد، راه‌های متعددی برای استفاده از آن به‌عنوان درمان عارضه‌های مختلف وجود خواهد داشت. در نهایت، امید می‌رود که بتوان رآکتورهای زیستی یا بیورآکتورهای ویژه‌ای را برای پردازش و پرورش سلول‌های بنیادی به این روش توسعه داد. گلمی می‌گوید:

مطالعه‌ی ما نشان داد که رهیافت جدید پتانسیل بالایی برای استفاده در زمینه‌ی [درمان‌های مبتنی] سلول‌های بنیادی دارد؛ پیش از آنکه حتی کار به مرحله‌ی پوشاندن سلول‌های بنیادی روی ایمپلنت یا تزریق مستقیم آن‌ها به بدن در راستای مهندسی بافت برسد، به این نتیجه رسیدیم.

دستاوردهای این تحقیق در ژورنال Small منتشر شده و از‌ طریق کتابخانه آنلاین وایلی در این لینک دردسترس است.